LED 数码管特点与 LED 数码管的注意事项

 

LED 数码管是设备的简易显示常用电子元器件， 下面将介绍它的性能特点， 简单检测方法及应用注意事项等内容。
 
1． 性能特点
 
LED 数码管的主要特点如下：
(1)能在低电压、 小电流条件下驱动发光， 能与 CMOS、 ITL电路兼容。
(2)发光响应时间极短(<0． 1μs)， 高频特性好， 单色性好，亮度高。
(3)体积小， 重量轻， 抗冲击性能好。
(4)寿命长， 使用寿命在 10 万小时以上， 甚至可达 100 万小时。 成本低。 因此它被广泛用作数字仪器仪表、 数控装置、计算机的数显器件。
 
2． 性能简易检测
 
LED 数码管外观要求颜色均匀、 无局部变色及无气泡等，在业余条件下可用干电池作进一步检查。 将 3 伏干电池负极引出线固定接触在 LED 数码管的公共负极端上， 电池正极引出线依次移动接触笔画的正极端。 这一根引出线接触到某一笔画的正极端时， 那一笔画就应显示出来。 用这种简单的方法就可检查出数码管是否有断笔(某笔画不能显示)， 连笔(某些笔画连在一起)， 并且可相对比较出不同笔划发光的强弱性若能检查共阳极数码管， 只需将电池正负极引出线对调一下， 方法同上。
 
 LED 数码管每笔画工作电流 ILED 约在5—10mA 之间， 若电流过大会损坏数码管， 因此必须加限流电阻， 其阻值可按下式计算：R 值=(U—ULED)／ ILED其中 U 为加在 LED 两端电压， ULED 为 LED 数码管每笔画压降(约 2 伏)。 利用数字万用表的 hFE 插口能够方便地检查 LED 数码管的发光情况。
 
选择 NPN 挡时， C 孔带正电，月孔带负电。 例如检查 LTS547R 型共阴极 LED 数码管时，从 E 孔插入一根单股细导线， 导线引出端接 9 极(第③脚与第⑧脚在内部连通， 可任选一个作为?)； 再从 C 孔引出一根导线依次接触各笔段电极， 可分别显示所对应的笔段。

3． 使用注意事项
 
(1)检查时若发光暗淡， 说明器件已老化， 发光效率太低。如果显示的笔段残缺不全， 说明数码管已局部损坏。
 (2)对于型号不明、 又无管脚排列图的 LED 数码管， 用数字万用表的 h 距挡可完成下述测试工作： ①判定数码管的结构形式(共阴或共阳)； ②识别管脚； ③检查全亮笔段。 预先可假定某个电极为公共极， 然后根据笔段发光或不发光加以验证。 当笔段电极接反或公共极判断错误时， 该笔段就不能发光。
 
4. 为什么数码管亮度不均匀？
 
有两个大的因素影响到亮度一致性。 一是使用原材料晶片的选取， 一是使用数码管时采取的控制方式。
(1)、 原材料--LED 晶粒的 VF 和亮度和波长是一个正态分布， 即使筛选过 LED 晶粒， VF 和亮度和波长已在一个很小的范围了 ， 生产出来的产品还是在一个范围内， 结果就是亮度不一致。
(2)、 要保证 LED 数码管亮度一样， 在控制方式选取上也有差别 最好的办法是恒流控制， 流过每一个发光二极体的电流都是相同的， 这样发光二极体看起来亮度就是一样的了 。 如恒压控制， 则导致 VF 不相同的发光二极体分到的电流不相同， 所以亮度也不同。 当然这两个条件是相辅相成的。
 
5. 怎样测量数码管引脚，
 
 分共阴和共阳?找公共共阴和公共共阳， 首先， 我们找个电源（3 到 5 伏）和不同规格的电阻， VCC 串接个电阻后和 GND 接在任意 2个脚上， 组合有很多， 但总有一个 LED 会发光的找到一个就够了 ， 然后用 GND 不动， VCC（串电阻） 逐个碰剩下的脚， 如果有多个 LED（一般是 8 个） ， 那它就什阴的了 。 相反用 VCC 不动， GND 逐个碰剩下的脚， 如果有多个 LED（一般是 8 个） ， 那它就什阳的。 也可以直接用数位万用表，红表笔是电源的正极， 黑表笔是电源的负极。
 
6. 数码管驱动分类
 
LED 数码管要正常显示， 就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码， 从而显示出我们要的数位， 因此根据 LED 数码管的驱动方式的不同， 可以分为静态式和动态式两类。
 
A、 静态显示驱动： 静态驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O 埠进行驱动， 或者使用如 BCD 码二-十进位解码器解码进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单， 显示亮度高， 缺点是占用 I/O 埠多， 如驱动 5 个数码管静态显示则需要 5×8＝40 根 I/O 埠来驱动， 要知道一个 89S51 单片机可用的 I/O 埠才 32 个呢。故实际应用时必须增加解码驱动器进行驱动， 增加了 硬体电路的复杂性。
 
B、 动态显示驱动： 数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一， 动态驱动是将所有数码管的8 个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端连在一起， 另外为每个数码管的公共极 COM 增加位元选通控制电路， 位元选通由各自独立的 I/O 线控制， 当单片机输出字形码时， 所有数码管都接收到相同的字形码， 但究竟是那个数码管会显示出字形， 取决于单片机对位元选通 COM 端电路的控制， 所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开， 该位元就显示出字形， 没有选通的数码管就不会亮。
 
透过分时轮流控制各个 LED 数码管的 COM 端， 就使各个数码管轮流受控显示， 这就是动态驱动。 在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为 1～2ms， 由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应， 尽管实际上各位数码管并非同时点亮， 但只要扫描的速度足够快， 给人的印象就是一组稳定的显示资料， 不会有闪烁感， 动态显示的效果和静态显示是一样的， 能够节省大量的 I/O埠， 而且功耗更低。
 
7. 恒流驱动与非恒流驱动

恒流驱动与非恒流驱动对 LED 数码管的影响主要有以下几点：

(1)、 显示效果： 由于 LED 基本上属于电流敏感元件， 其正向压降的分散性很大， 并且还与温度有关， 为了 保证数码管具有良好的亮度均匀度， 就需要使其具有恒定的工作电流，且不能受温度及其它因素的影响。 另外， 当温度变化时驱动晶片还要能够自动调节输出电流的大小以实现色差平衡温度补偿。
 
(2)、 安全性： 即使是短时间的电流超载也可能对发光管造成永久性的损坏， 采用恒流驱动电路后可防止由于电流故障所引起的数码管的大面积损坏。 另外， 我们所采用的超大型积体电路还具有级联延时开关特性， 可防止反向尖峰电压对发光二极体的损害。 超大型积体电路还具有热保护功能，当任何一片的温度超过一定值时可自动关断， 并且可在控制
室内看到故障显示。